AC LED、無(wú)驅動(dòng)光源、光引擎，去電源化等成為業(yè)界共同關(guān)心的熱門(mén)話(huà)題。前不久在中昊光電組織的集成光電模塊光引擎新產(chǎn)品發(fā)布會(huì )上中山大學(xué)理工學(xué)院王剛教授談到“去電源”一詞說(shuō)：這個(gè)詞聽(tīng)起來(lái)很"別扭"，因為所有的電子和電氣產(chǎn)品都離不開(kāi)電源供電，LED照明也不例外。北京大學(xué)上海微電子研究院兼職教授顏重光認為，“去電源化”其實(shí)是一個(gè)偽命題。更奇怪的是業(yè)內有很多人把AC LED稱(chēng)為“光引擎”不知何故？對上述紛紛攘攘技術(shù)術(shù)語(yǔ)，如何分類(lèi)、定義，筆者認為當前有必要討論這些技術(shù)術(shù)語(yǔ)，無(wú)疑對規范AC LED技術(shù)用語(yǔ)的定義、相關(guān)標準建立、以科學(xué)態(tài)度引領(lǐng)產(chǎn)業(yè)市場(chǎng)大有裨益。

　　LED凈化燈照明產(chǎn)品的使用壽命遠遠低于理論值，其原因是驅動(dòng)電源易于損壞導致系統壽命不長(cháng)，業(yè)內流傳：“100個(gè)LED凈化燈燈具中，有99個(gè)是因為驅動(dòng)電源出現問(wèn)題”。 并且，驅動(dòng)電源在整體燈具中成本占到20%~30%。驅動(dòng)電源在A(yíng)C/DC轉換過(guò)程中，電力損耗高達20～30%。因此摒棄驅動(dòng)電源，不僅可提高系統光效、降低成本，還可徹底避免因驅動(dòng)電源的問(wèn)題造成LED凈化燈的損壞。

　　一、 定義

　　AC LED是相對于傳統的DC LED凈化燈來(lái)說(shuō)，無(wú)須經(jīng)過(guò)AC/DC轉換，可直接插入220V（或110V）而發(fā)光的光源。

　　二、AC LED技術(shù)分類(lèi)

　　AC LED可分為兩類(lèi)：一類(lèi)是由單芯片封裝，芯片上多有個(gè)LED單元串聯(lián)，并利用部分LED單元組成整流路，實(shí)現交流發(fā)光。參見(jiàn)圖一。

　　這類(lèi)光源以韓國首爾公司為代表。

　　另一類(lèi)是美國和德國發(fā)明的集成模組。它采用外加的AC整流和驅動(dòng)器在C0B封裝線(xiàn)路組成光電一體化的發(fā)光模組，是目前廣為流行、稱(chēng)謂最多的“光引擎”。參看圖二。

　　圖 2

　　旱期的AC LED是多芯片高密度合成，其串并連相對DC封裝所需固晶、打錢(qián)工藝復雜，多顆芯片組成串連電路一個(gè)芯片上，損壞一顆將影響系統正常工作。為改善這種狀況，近年許多芯片廠(chǎng)相繼推出了高壓HV LED，可大大縮減后序封裝工藝并減少了制造成本。

　　三、AC LED技術(shù)為何產(chǎn)品遲遲不易被用戶(hù)接受

　　AC LED其實(shí)在國外很早就已經(jīng)出現，早在2005年，韓國首爾半導體公司就已經(jīng)用交流電直接驅動(dòng)AC LED使其發(fā)光，其次是美國，德國，臺灣等相繼完成了可產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)、并有實(shí)際應用系統方案的AC LED產(chǎn)品，近年國內公司如卓耐普光電公司、中電金臺光電、新力光電、紅日光電、中昊光電等光源企業(yè)如雨后春筍破土而出。

　　單芯架構的AC LED凈化燈的最大缺點(diǎn)是在很小的晶粒上連接多個(gè)發(fā)光器件，有限的芯片面積限制了更大功率輸出，其工藝影響了光效、內置恒流不易控制，當電網(wǎng)電壓升高時(shí)使耗散功功率驟增時(shí)會(huì )造成損壞。

　　目前廣為流行的所謂“光引擎”采用以鋁基板C0B封裝，線(xiàn)性恒流技術(shù)為大功率輸出提出了有效解決方案，成為AC LED主流。然而這種技術(shù)的致命缺點(diǎn)是它必需依賴(lài)帶有多層熱阻的鋁基板, 傳統鋁(或銅)基板是將FR4纖維板或BT板經(jīng)過(guò)壓合工藝成為一體鋁基板，其導熱系數最好的只有2 w /m-K左右，與沒(méi)有絕緣層的純鋁導熱系數為237 w/m-K相比相差一百多倍，如此大的封裝熱阻，必然使熱耗比增大，加速了LED光衰、損壞，降低了LED使用壽命，雖然有人采用陶瓷基板，導熱系數雖然有所改善，但它與燈體散熱固定仍然有不少問(wèn)題。

　　四、AC LED將是未來(lái)的趨勢

　　AC LED剛剛步入成長(cháng)期，在發(fā)光亮度、中大功率輸出等方面還不夠理想，更主要的是采用SMD與鋁基板帶來(lái)的散熱不良而影響了穩定及壽命，相信不久將有新的解決方案，其應用簡(jiǎn)便、無(wú)需變壓轉換器，電解電容及過(guò)多外設元件，集成封裝一體化技術(shù)將會(huì )搶占市場(chǎng)。AC LED技術(shù)目前已經(jīng)過(guò)了萌芽期，正處于飛速發(fā)展期，從其發(fā)展趨勢上看，ACLED技術(shù)必然會(huì )成為行業(yè)發(fā)展的一個(gè)必然方向。有人認為不久將來(lái)整個(gè)應用市場(chǎng)將有80%以上采用AC LED技術(shù)，或給驅動(dòng)企業(yè)以致命性打擊，并將改變LED產(chǎn)業(yè)格局。

　　五、關(guān)于安規

　　與DC光源采用非隔離電源一樣，因為輸入端直接插入高壓電源，如果無(wú)保護措施會(huì )對人體造成觸電危險，不能通過(guò)安規，這個(gè)至今設計師最感頭痛的技術(shù)難題, 估計近期得不到徹底解決。目前大多釆用物理隔離防電擊辦法，如燈泡外殼使用塑包鋁或光源底層另加絕緣膜片等被動(dòng)結構措施，但這都增加了系統熱阻及制造成本。

　　六、關(guān)于頻閃

　　頻閃問(wèn)題被業(yè)界很多人認為是LED產(chǎn)品不應有問(wèn)題。其實(shí)這是認識誤區，毫不夸張地說(shuō)這是個(gè)偽命題。因為：首先LED頻閃國內外都沒(méi)有法律規定；其次它對人體會(huì )造成不良影響還沒(méi)有權威報告；第三：LED只要用AC/DC轉換就會(huì )有紋波，只不過(guò)大小程度不一而已。最后，目前家用電器大多帶有電磁幅射或頻閃，如熒光燈，電視機等，為何這么多人傳來(lái)傳去非要對LED說(shuō)N0？

　　七、未來(lái)AC LED發(fā)展趨勢

　　無(wú)論是單芯片集成AC LED，還是HVLED+SMD構架，最基本的技術(shù)要求是恒流控制，否則當電網(wǎng)波動(dòng)電壓過(guò)高時(shí)會(huì )造成損壞。恒流控制有多種方案選擇，其將來(lái)必然要走簡(jiǎn)約化、高可靠性、低成本是最基本旳技術(shù)思路，筆者釆用HVLED+恒流二極管+鏡面鋁COB封裝得到了很好效果。

　　下面是筆者采用HVLED+恒流二極管+鏡面鋁COB封裝試制的一款球泡燈。圖3是HVLED+恒流二極管+鏡面鋁COB封裝的光源，圖4是用該光源組裝的球泡燈。圖5是該光源的光電測試參數。
　　恒流特性：Vin=198-242 V時(shí)   Io≦額定電流±1.5mA

　　筆者利用上述光源設計了一種AC LED 燈泡，圖4

　　該產(chǎn)品的設計基本思路是：

　　以簡(jiǎn)馭繁，性?xún)r(jià)為王。

　　它徹底消除了：

　?。?）20-30% AC/DC能源損耗。

　?。?）20-30% 燈具驅動(dòng)成本。

　?。?）因驅動(dòng)器引發(fā)的90%以上的故障損壞。

　　該產(chǎn)品具有極高的性?xún)r(jià)比：

　?。?）摒棄了鋁基板多層熱阻障礙，大大降低了封裝熱阻、延長(cháng)了光源使用壽命約3-5倍，約20-30萬(wàn)小時(shí)。

　?。?）高光效100-130lm/w。

　?。?）低光源成本價(jià)0.5-0.8RMB  /100lm/W/。

　?。?）長(cháng)壽命：30年迢常壽命，價(jià)值成本0.3-0.5RMB/100lm/W/。

　　AC LED發(fā)展趨勢

　　今后單芯片+SMD封裝，可能要讓位于高壓HVLED+C0B封裝，高壓HVLED是基礎元件，會(huì )有如下發(fā)展趨勢：

　?。?）改用倒裝芯片；

　?。?）采用Si襯底材料；

　?。?）發(fā)展白光CSP技術(shù), 實(shí)現高光效、高穩定、大功率一體化工藝制程。

　　前有部分LED凈化燈芯片采用硅襯底。硅襯底的芯片電極可采用兩種接觸方式，分別是Laterial-contact ,（水平接觸）和Vertical-contact，（V接觸垂直接觸），以通過(guò)這兩種接觸方式，LED芯片內部的電流可以是橫向流動(dòng)的，也可以是縱向流動(dòng)的。由于電流可以縱向流動(dòng)，因此增大了LED的發(fā)光面積，從而提高了LED的出光效率。

　　因為硅是熱的良導體，所以器件的導熱性能可以明顯改善件的壽命。

　　CSP技早在幾年前被國內外眾多公司投巨資進(jìn)行實(shí)驗研究，我國幾年前也將其列入“863”科研計劃，不少單位均有研究成果，這一技不僅要隨著(zhù)倒裝芯片同步解決，還要從材料，工藝及設備同時(shí)開(kāi)發(fā)研究，當CSP技術(shù)全面得到解決一旦投入市場(chǎng)將很快取代目前的SMD光源，一大批SMD封裝廠(chǎng)將要改變生產(chǎn)格局。據介紹，臺灣行家光電公司的薄膜CSP自主開(kāi)發(fā)的半導體級熒光粉真空涂覆設備和工藝，可以同時(shí)在上萬(wàn)顆倒裝芯片的五個(gè)發(fā)光面形成均勻、致密、厚度只有30微米的熒光粉薄膜。致密而薄的熒光粉層使薄膜CSP比用噴涂或灌封工藝制作的CSP光效高20%以上，同時(shí)更容易提升顯色指數，顯色指數高達95以上。

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